數(shù)字信號課程設(shè)計-基于matlab的噪聲語音信號的濾波設(shè)計與噪聲去除-文庫吧
2025-10-07 01:30 本頁面
【正文】 IR 數(shù)字濾波器是有限的單位響應(yīng)也有利于對數(shù)字信號的處理，便于編程，用于計算的時延也小，這對實時的信號處理很重要。 FIR 濾波器因具有系統(tǒng)穩(wěn)定，易實現(xiàn)相位 控制，允許設(shè)計多通帶（或多阻帶）濾波器等優(yōu)點收到人們的青睞。 IIR 濾波器采用遞歸型結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上帶有反饋環(huán)路。 IIR 濾波器運算結(jié)構(gòu)通常由延時、乘以系數(shù)和相加等基本運算組成，可以組合成直接型、正準型、級聯(lián)型、并聯(lián)型四種結(jié)構(gòu)形式，都具有反饋回路。同時， IIR 數(shù)字濾波器在設(shè)計上可以借助成熟的模擬濾波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和橢圓濾波器等，有現(xiàn)成的設(shè)計數(shù)據(jù)或圖表可查，在設(shè)計一個 IIR 數(shù)字濾波器時，我們根據(jù)指標先寫出模擬濾波器的公式，然后通過一定的變換，將模擬濾波器的公式轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的公式。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) （威海） 課程 設(shè)計 報告 3 本次課程設(shè)計 主要是對語音信號的時頻進行分析，并對語音信號加噪后設(shè)計 IIR 濾波器對其進行濾波處理，對 語 音信號加噪聲前后的頻譜進行比較分析，對合成語音信號濾波前后進行頻譜的分析比較。 對前后濾波前后的頻譜進行分析比較， 對不同的濾波器處理 效果 的比較。 其原理框圖如 下圖 所示。 設(shè)計方案 首先 選擇一個語音信號作為分析的對象，在 MATLAB 軟件平臺下對語音信號進行時頻變換、時頻分析。利用 MATLAB 產(chǎn)生信噪比可控的高斯白噪聲作為干擾信號加入到原始語音信號中，模仿語音信號被 污染，并對合成的語音信號進行時頻分析。 然后 根據(jù)合成信號的頻譜特點，選擇合適的性能指標設(shè)計低通、高通、帶通濾波器，并繪制濾波器的頻率響應(yīng)曲線。采用不同的濾波器對加入噪聲的語音信號進行濾波處理，繪制處理后的語音信號的頻譜圖。并對原始語音信號，加入噪聲后的語音信號和去噪后的語音信號的頻譜圖進行比較分析，比較不同處理方法的效果。 最后 設(shè)計一個信號處理系統(tǒng)界面 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) （威海） 課程 設(shè)計 報告 4 三 . 課程設(shè)計的步驟和結(jié)果 語音信號的 選取 及時頻分析 . 選擇一個語音信號作為分析的對象，在 MATLAB 軟件平臺下對語音信號進行時頻變換、時頻分析。 利用 MATLAB 中的“ uigetfile”命令來打開音頻文件 。 “ wavread”命令讀入（采集）語音信號，將它賦值給某一向量。再對其進行采樣，記住采樣頻率和采樣點數(shù)。然后，畫出語音信號的時域波形 。 我們利用 fft 對語音信號進行快速傅里葉變換，就可以得到信號的頻譜特性。 其程序如下： [FileName,PathName] = uigetfile({39。*.wav39。},39。打開音頻文件 39。)。 [x,fs] = wavread([PathName 39。/39。 FileName])。 % 讀取音頻文件 axes()。plot(x)。title(39。原始信號的時域波形 39。)。 % 繪制時域譜 n=length(x)。 %求出語音信號的長度 x1=fft(x,1024)。 %傅里葉變換 f=fs*(0:511)/1024。 axes()。plot(f,abs(x1(1:512)))。 title(39。原始信號的頻域波形 39。)。 xlabel(39。頻率 /Hz39。)。ylabel(39。幅值 39。)。 %繪制頻域譜 程序結(jié)果如下圖： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) （威海） 課程 設(shè)計 報告 5 噪聲的產(chǎn)生與合成 MATLAB 中產(chǎn)生高斯白噪聲非常方便，有兩個產(chǎn)生高斯白噪聲的兩個函數(shù) 。我們可以直接應(yīng)用兩個 函數(shù)：一個是 WGN，另一個是 AWGN。 WGN用于產(chǎn)生高斯白噪聲， AWGN 則用于在某一信號中加入高斯白噪聲。也可直接用 randn 函數(shù)產(chǎn)生高斯分布序列。 在本次課程設(shè)計中，我們是用 MATLAB中的 AWGN 函數(shù) 產(chǎn)生噪聲加入到語音信號中，模仿語音信號被污染，并對其頻譜分析。 在界面上設(shè)置一個輸入框用于輸入噪聲信噪比的大小 SNR=str2double(get(,39。String39。)) 哈爾濱工業(yè)大學(xué) （威海） 課程 設(shè)計 報告 6 語音信號添加噪聲及其頻譜分析的主要程序如下：
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